模擬集成電路實踐教學改革探索

彭森+許建明+林鐵軍

摘 要：模擬集成電路設計原理課程首先要求學生學習模擬集成電路分析與設計的基礎知識，接著理論與實踐相結合，深入分析模擬集成電路中的主要模塊電路。通過本課程的學習，學生能熟悉模擬集成電路的分析與設計方法，進而掌握模擬集成電路主要模塊的設計技能，為模擬集成的設計及后續課程的學習奠定良好的基礎。本文分析了電子科學與技術專業必修課—模擬集成電路設計原理課程實踐教學中存在的一些問題，并針對一些問題提出了改革方案及方法，力求提高本校學生的動手實踐能力，為國家和社會輸送更多更好的應用型集成電路人才。

關鍵詞：實踐教學；模擬集成電路；應用型人才

基金項目：邵陽學院教學改革研究項目（2016JG43，2015JG27）

1 課程教學目標及要求

（一）課程教學目標

《模擬集成電路設計原理》是電子科學與技術專業必修的一門重要的專業必修課，它具有專業知識強的特性，即可以為電子類學生繼續學習專業必修課程奠定基礎，也可以為解決電子科學技術中的專業問題提供服務。該課程的主要目的是培養學生的獨立思考能力，奠定理論聯系實際的專業基礎和培養學生獨立思考問題和剖析問題的能力。

（二）課程教學總體要求

通過該課程的學習，學生熟練掌握單級放大器、差動放大器、無源與有源電流鏡、放大器的頻率特性及噪聲，在此基礎上了解模擬集成電路的基本概念、工作原理和分析方法，學會模擬集成電路的仿真技術，掌握模擬集成電路分析與設計。

2 改革措施

2.1 實施方案、方法

①建立以學生為主體，教師為主導的實驗方法。集成電路專業實驗室盡量開放，著重改革教學方法。采用引導式教學和啟發式教學，重視對學生思維的啟發，提高學習專業知識的積極性和主觀能動性，培養學生的自己動手能力，提高學生在專業課程學習中的思考能力和分析能力。所以，這就要求在專業實驗過程中，如果學生遇到困難時，不是直截了當的告訴他們實驗出現的具體問題，應該怎么解決，更有甚者幫助學生檢查電路和排除實驗故障，而是應該幫其分析問題出現的原因，結合專業理論知識，循環漸進，讓學生自己發現問題并自己動手嘗試解決問題[1]。另外，實驗指導老師只需要在實驗前提醒學生注意實驗的基本要求和安全事項，絕不能給學生講解實驗內容及其具體操作。應該讓學生自己先預習，自己學習并獨立操作，老師在實驗過程中起到引導實驗和成績評定的作用。

②鼓勵學生進行自主創新。為了鞏固對所學專業知識的理解和消化，在實踐教學中可以安排與教學內容相關的驗證性實驗。驗證性實驗最好由學生自己動手設計，由學生根據所學專業知識來設計基本電路，在老師修改后提供所需元器件。例如放大器的放大倍數調整與測試，可以先讓學生獨立設計電路。學生可以設計成一級放大電路或者多級放大電路，甚至采用帶集成塊的放大器，只要設計的電路可以正常工作，且能正確測出電路的放大倍數，并可以對放大倍數進行調整都可以認定為合格的。這種實踐教學模式是讓學生在設計電路時，自己獨立分析電路并查閱資料，動手組裝電路，從而鞏固所學專業知識，提高學生學習集成電路專業知識的興趣[2]。

③強化設計性實驗的過程。在模擬集成電路實驗過程中，老師應提供設計性實驗給學生選擇。老師只給出實驗目的及要求，電路設計及其他工作都由學生自己獨立自主設計，實驗室只提供電路所需的元器件，而電路設計等具體操作均為學生自己設定，而且從元器件的選擇，電路板的制作，電路的測試均由學生獨立完成[3]。這種設計性試驗，能讓學生了解簡單集成電路的制作流程，培養了學生自己動手實踐能力。

④提倡獨立整機組裝，小產品開發。學生在學習集成電路專業知識時，應具備整機組裝技術以及小產品開發能力。在學習整機組裝前期，學生可以先購買一些零散元件來組裝調試，這可以提高學生對電子產品的整機組裝調試能力。專業老師應鼓勵學生進行電子小產品的研究，為學生準備所需的元器件，并且定時開展小產品展覽會，這樣可以在很大程度上鍛煉學生的自己動手實踐能力[4]。

⑤改進設備。現在很多高校實驗實驗室基本上采用實驗箱操作模式，它就是將實驗所需的元器件都嵌于實驗箱中，學生只需按照實驗指導書要求，在實驗箱上將各元件用導線連接起來即可進行實驗。這種方法得到的實驗結果準確度高，老師易于查看指導。可是學生只能機械地完成驗證性實驗，獨立思考及動手實踐能力沒有得到有效的鍛煉。系統式實驗平臺將取代以前的實驗箱操作模式，將模擬集成電路采用獨立的單元塊，學生可以獨立設計單元塊的參數，將不同的單元塊進行整合，這樣即可以進行綜合性實驗，又可以兼顧設計性實驗，從而大大提高了學生的獨立思考能力[5]。

2.2 實施計劃

第一階段 加強模擬集成電路實踐教學內容的調整。比如電子科學與技術專業增加綜合性和設計性實驗個數，增添課程設計項目或修改課程設計內容。

第二階段 實驗教學模式的調整。改善實驗場地，盡量做到實驗室全開放；實驗考核方式的改革；實驗指導老師指導方式的調整。

第三階段 模擬集成電路實驗裝置的改造。對原有的實驗裝置進行改造，將模擬集成電路課程中的核心電路實現單元化，通過單元電路根據學生的不同設計方法來完成系統電路的設計和調試。

3 改革的特色與創新之處

根據電子科學與技術專業的人才社會需求出發，對模擬集成電路實踐教學模式的改革，是具有非常重要意義的。改革的特色和創新在于：

（1）改進傳統的實驗設備。

對傳統的模擬集成電路實驗裝置進行改進，實現利用單元化電路進行系統電路設計的方法，修改單元化電路的參數實現不同電路功能，培養了學生的自主創新能力。

（2）建立以學生為主體，教師為主導的開放實驗教學模式。

原來以指導老師為主角，驗證性實驗為主要內容的教學模式，改變為指導老師起引導作用，學生為主體，設計性實驗或獨立實踐課程為主的教學模式，全面實現實驗室全開放。

（3）制訂科學的實驗考核體系。

實驗成績以實驗操作為主要依據，實驗報告只作為成績評定的參考。采取實驗預約制，預約成功的同學按時進入實驗室，在老師提示實驗注意事項后獨立實驗。老師不定時抽查實驗過程，檢查實驗步驟是否正確，并對實驗操作情況給出分數。總成績由預習成績、操作成績、報告成績組成（比例為1：7：2）。

4 結束語

本課程首先學習模擬集成電路分析與設計的基礎知識，接著理論與實踐相結合，深入分析模擬集成電路中的主要模塊電路。通過本課程的學習，學生能熟悉模擬集成電路的分析與設計方法，進而掌握模擬集成電路主要模塊的設計技能，為模擬集成的設計及后續課程的學習奠定良好的基礎。實踐方面，通過實驗深化對所學課程理論知識的理解；使學生深入掌握模擬集成電路的基本模塊和設計方法。培養學生理論聯系實際，運用所學專業理論知識解決實際問題的能力，獨立思考能力、動手實踐能力和心思縝密的工作作風。本文分析了電子科學與技術專業模擬集成電路課程實踐教學中存在的一些問題，并針對一些問題提出了改革方案及方法，力求提高本校學生的動手實踐能力，為國家和社會輸送更多更好的應用型集成電路人才。

參考文獻：

[1]趙希文，尹海潔，吳菊花，燕杰.高校實驗教學存在的主要問題與改革對策[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2011，6：76-78.

[2]吳建淇.數字集成電路的發展及未來[J].電子技術與軟件工程，2010，16：100-101.

[3]袁穎，董利民，吳武臣，胡曉玲，武利，鞏為華，何焱，丁廣鈺.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J].高師理科學刊，2016，26（6）：205-207.

[4]葉蔓.高校實驗教學存在的問題與改革措施[J].池州學院學報，2015，29（3）：131-132.

[5]李冰.兩門集成電路課程的教學模式改革[J].電氣電子教學學報，2009，31（3）：6-8.

作者簡介

彭森，邵陽學院信息工程學院教師。endprint